Elemen dasar memori semikonduktor disebut sel memori. Seluruh sel memori memiliki sifat :

1
MEMORI INTERNAL

• Memori Semikonduktor

• Elemen dasar memori semikonduktor disebut sel
  memori. Seluruh sel memori memiliki sifat
• Sel memori memiliki dua keadaan stabil (atau
  semi-stabil), yg dapat digunakan untuk
  merepresentasikan 1 atau 0.
• Sel memori mempunyai kemampuan untuk ditulis
  (sedikitnya satu kali).
• Sel memori mempunyai kemampuan untuk dibaca
• Informasi yg disimpan berupa instruksi, operand
  dan informasi kontrol.

2

• Struktur Memori

Memori S himpunan bit Himpunan bit S
sel-sel memori internal Sel adalah unit
terkecil memori yg memiliki alamat Ukuran
sel tergantung pada arsitektur komputer
Berbasis byte addressing indeks mengacu pada
sebuah byte dalam memori
3
Memory Cell Operation
4

• Parameter Memori

• Capacity
• Speed cycle time access time delay
• Transfer rate (bandwidth)

5

• Capacity

• Memori terdiri dari l jumlah lokasi,
  masing-masing dapat menyimpan s jumlah bit
• Kapasitas total memori adalah l x s bit.

6
Tabel memori pada beberapa CPU
Symbol Definisi Intel 8088 Intel 8086 PowerPC 601
w Ukuran Word CPU 16 bit 16 bit 64 bit
m Jumlah bit pada logical memory address 20 bit 20 bit 32 bit
s Jumlah bit pada unit terkecil 8 bit 8 bit 8 bit
b Ukuran data bus 8 bit 16 bit 64 bit
2m Jumlah word (lokasi memori) 220 word 220 word 232 word
2m s Kapasitas memori dalam bit 220 8 bit 220 8 bit 232 8 bit
7

• Speed

• Speed adalah kecepatan operasi memori.
• Speed diukur dengan dua parameter access time tA
  dan cycle time tC.
• Access time waktu yg diperlukan memori untuk
  melengkapi operasi baca segera setelah menerima
  sinyal kontrol read
• Umumnya access time pada operasi pembacaan dan
  penulisan adalah sama. Walaupun memori masih
  sibuk dgn beberapa operasi internal, terdapat
  waktu tambahan yg disebut recovery time tR.

8

• Selama recovery time tR , akses memori berikutnya
  (baca/tulis) tidak dapat dimulai.
• Cycle time adalah total waktu access time dan
  recovery time tC tA tR. Waktu ini adalah
  interval minimum yg diperlukan dari awal operasi
  memori ke awal operasi berikutnya.

9

• Transfer rate

• Transfer rate (Bandwidth) adalah kecepatan
  transfer data (data transfer rate) memori yg
  dinyatakan dalam jumlah byte per detik.

10
Hirarki memori
11

• Access Method

• Random tiap lokasi memiliki alamat fisik yg
  dapat diakses dengan waktu akses yg relatif sama
  RAM
• Sequential pembacaan suatu lokasi dilakukan
  berurut di mana setelah operasi baca atau tulis,
  maka head baca/tulis diletakkan di depan lokasi
  berikutnya. Karena itu waktu akses berbeda pada
  setiap lokasi tape
• Semirandom (direct) pemilihan lokasi yg akan
  diakses menggunakan dua step satu acak dan
  lainnya sekuensial disk

12

• Byte ordering Big Endian and Little Endian

• Big Endian dan Little Endian adalah istilah cara
  atau konvensi untuk menyimpan beberapa buah w/s
  byte data dari sebuah word data, jika w/s n gt1.
  
• Cara Little Endian menyimpan low byte pada
  alamat yg lebih kecil ( low address), berurut
  high byte di alamat yg lebih besar (high
  address).
• Cara Big Endian menyimpan high byte di alamat yg
  lebih kecil, berurut sampai low byte di alamat yg
  lebih besar.

13

• Tabel ilustrasi kedua konvensi penyimpanan data
  word CPU berukuran 32-bit pada memorisetiap
  lokasi memori hanya mampu menyimpan data selebar
  8-bit

Penyimpanan Little-endian Penyimpanan Little-endian Penyimpanan Big-endian Penyimpanan Big-endian
Alamat memori Isi Alamat memori Isi
0 b7 . . . b0 0 b31 . . . b24
1 b15 . . . b8 1 b23 . . . b16
2 b23 . . . b16 2 b15 . . . b8
3 b31 . . . b24 3 b7 . . . b0
14

• Implementasi byte ordering
• Big endian IBM 360/370, Motorola, MIPS, Sun
  Sparc
• Little endian Intel 80x86, DEC VAX / Alpha,
  Windows NT

15

• Klasifikasi Memori

16

• Semiconductor Memory Types

17
(No Transcript)
18
Semiconductor Memory Types
19
Semiconductor Memory

• RAM
• Misnamed as all semiconductor memory is random
  access
• Read/Write
• Volatile
• Temporary storage
• Static or dynamic

20
Dynamic RAM

• Bits stored as charge in capacitors
• Charges leak
• Need refreshing even when powered
• Simpler construction
• Smaller per bit
• Less expensive
• Need refresh circuits
• Slower
• Main memory
• Essentially analogue
• Level of charge determines value

21
Dynamic RAM Structure
22
DRAM Operation

• Address line active when bit read or written
• Transistor switch closed (current flows)
• Write
• Voltage to bit line
• High for 1 low for 0
• Then signal address line
• Transfers charge to capacitor
• Read
• Address line selected
• transistor turns on
• Charge from capacitor fed via bit line to sense
  amplifier
• Compares with reference value to determine 0 or 1
• Capacitor charge must be restored

23
Static RAM

• Bits stored as on/off switches
• No charges to leak
• No refreshing needed when powered
• More complex construction
• Larger per bit
• More expensive
• Does not need refresh circuits
• Faster
• Cache
• Digital
• Uses flip-flops

24
Stating RAM Structure
25
Static RAM Operation

• Transistor arrangement gives stable logic state
• State 1
• C1 high, C2 low
• T1 T4 off, T2 T3 on
• State 0
• C2 high, C1 low
• T1 T4 on, T2 T3 off,
• Address line transistors T5 T6 is switch
• Write apply value to B compliment to B
• Read value is on line B

26
SRAM v DRAM

• Both volatile
• Power needed to preserve data
• Dynamic cell
• Simpler to build, smaller
• More dense
• Less expensive
• Needs refresh
• Larger memory units
• Static
• Faster
• Cache

27
Read Only Memory (ROM)

• Permanent storage
• Nonvolatile
• Microprogramming (see later)
• Library subroutines
• Systems programs (BIOS)
• Function tables

28
Types of ROM

• Written during manufacture
• Very expensive for small runs
• Programmable (once)
• PROM
• Needs special equipment to program
• Read mostly
• Erasable Programmable (EPROM)
• Erased by UV
• Electrically Erasable (EEPROM)
• Takes much longer to write than read
• Flash memory
• Erase whole memory electrically

29
Organisation in detail

• A 16Mbit chip can be organised as 1M of 16 bit
  words
• A bit per chip system has 16 lots of 1Mbit chip
  with bit 1 of each word in chip 1 and so on
• A 16Mbit chip can be organised as a 2048 x 2048 x
  4bit array
• Reduces number of address pins
• Multiplex row address and column address
• 11 pins to address (2112048)
• Adding one more pin doubles range of values so x4
  capacity

30
Refreshing

• Refresh circuit included on chip
• Disable chip
• Count through rows
• Read Write back
• Takes time
• Slows down apparent performance

31
Typical 16 Mb DRAM (4M x 4)
32
(No Transcript)
33
HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN
34
ARSITEKTUR ROM
Aristektur internal (struktur) ROM sangat
kompleks dan karena itu pembahasan arsitektur ROM
dapat kita sederhanakan seperti yang ditunjukkan
Gambar di bawah. Pada arsitektur ROM 16 x 8 ini
terdapat empat bagian dasar yaitu larik
register, decoder baris, decoder kolom dan
penyangga output. Larik Register Larik reg
menyimpan data yang telah diprogram ke dalam ROM.
Setiap reg berisi banyak sel-sel memori yang
setara dengan ukuran word. Pada kasus ini, setiap
reg menyimpan word 8-bit Kita dapat menetapkan
posisi setiap register pd sebuah baris dan kolom
khusus. Misalnya, reg 0 ada dalam baris 0, kolom
0, dan reg 9 ada dalam bari 1, kolom 2. Delapan
keluaran data dari setiap reg dihubungkan ke bus
data internal. Setiap reg mempunyai dua saluran
masuk enable (E), keduanya harus dalam keadaan
HIGH supaya data reg dapat ditempatkan pada bus.
35
ARSITEKTUR ROM
36
ARSITEKTUR ROM
Decoder Alamat Kode alamat A3A2A1A0 yg digunakan
menentukan isi register (8-bit) mana dalam larik
yang akan ditempatkan pada bus data
(enable). Bit-bit alamat A1A0 diumpankan ke
decoder yg akan mengaktifkan atau memilih satu
saluran baris-pilih dan bit-bit alamat A3A2
diumpankan pada decoder kedua yg akan
mengaktifkan atau memilih satu saluran
kolom-pilih. Hanya ada satu reg yg terpilih pada
baris dan kolom oleh masukan alamat, dan reg
inilah yang di-enable. Penyangga Output Reg yg
di-enable oleh masukan alamat akan menempatkan
data pd bus data. Data ini diumpankan ke
penyangga output, yg akan melewatkan data ke
keluaran-keluaran data eksternal, hal ini
disediakan dgn LOW. Jika HIGH,
maka penyangga output berada dalam keadaan
impendansi tinggi (tristate), dan D7 sampai D1
akan mengambang.
37
ARSITEKTUR ROM
38
ARSITEKTUR ROM
39
ARSITEKTUR SEMIKONDUKTOR
Seperti halnya arsitektur ROM, dia membantu untuk
memikirkan RAM yang terdiri dari sejumlah
register yang masing-masing menyimpan word data
tunggal, dan masing-masing mempunyai sebuah
alamat unik. Kapasitas word dari RAM khas
misalnya 1K, 4K, 8K, 16K, 64K, 128K, 256K dan
1024K, dan dengan ukuran word 1, 4, atau 8
bit. kapasitas word dan ukuran word dapat
diperluas dengan mengkombinasikan sejumlah chip
memori.
40
ARSITEKTUR SEMIKONDUKTOR
Gambar di bawah menunjukkan arsitektur RAM yang
disederhanakan yang menyimpan 64 word,
masing-masing word empat bit (yaikni memori 64 x
4). Word-word ini mempunyai rentang alamat dari 0
sampai 63 desimal. Untuk memilih salah satu dari
64 lokasi alamat untuk pembacaan atau penulisan,
sebuah kode alamat biner dimasukkan pada sebuah
sirkuit decoder. Karena 64 26, maka decoder
memerlukan kode masukan sebanyak 6 bit. Setiap
kode alamat mengaktifkan satu keluaran decoder
yang pada gilirannya akan meng-enable register
yang bersesuaian. Misalnya, anggaplah sebuah kode
alamat yang diterapkan adalah A5 A4 A3 A2 A1 A0
011010 Karena 0110102 2610 , maka keluaran
decoder 26 akan high, memilih register 26 untuk
suatu operasi baca atau tulis.
41
ARSITEKTUR SEMIKONDUKTOR
42
MEMPERBESAR UKURAN WORD atau/dan KAPASITAS
Contoh Memperbesar Ukuran Word
Anggap kita memerlukan sebuah memori yang dapat
menyimpan word 16 x 8 bit dan kita mempunyai
chip-chip RAM yang semuanya disusun sebagai
memori 16 x 4 dengan saluran I/O bersama. Kita
menggabungkan dua chip 16 x 4 ini untuk
menghasilkan memori yang kita inginkan.
Konfigurasi untuk melakukan hal ini ditunjukkan
pada Gambar di bawah.
43
MEMPERBESAR UKURAN WORD atau/dan KAPASITAS
Contoh Memperbesar Ukuran Word
44
MEMPERBESAR UKURAN WORD atau/dan KAPASITAS
Contoh Memperbesar Kapasitas Anggaplah kita
membutuhkan memori yang dapat menyimpan 32 word
empat-bit dan semua chip yang kita miliki adalah
chip 16 x 4. Dengan menggabungkan dua 16 x 4
seperti yang ditunjukkan pada Gambar di bawah,
kita dapat menghasilkan memori yang diinginkan.
Sekali lagi, periksa diagram ini dan lihat apa
yang anda dapat tentukan dari gambar tersebut
sebelum membacanya.
45
MEMPERBESAR UKURAN WORD atau/dan KAPASITAS
Contoh Memperbesar Kapasitas
46
MEMPERBESAR UKURAN WORD atau/dan KAPASITAS
Contoh Memperbesar Kapasitas
47
MEMPERBESAR UKURAN WORD atau/dan KAPASITAS
Contoh Memperbesar Kapasitas
48
MEMPERBESAR UKURAN WORD atau/dan KAPASITAS
Contoh Memperbesar Ukuran Word dan Kapasitas
49
MEMPERBESAR UKURAN WORD atau/dan KAPASITAS
Contoh Memperbesar Ukuran Word dan Kapasitas
50
to be continued ! thanks, see you later